低碳高韧性16MnDR钢板及其生产方法技术

本发明专利技术公开了一种低碳高韧性16MnDR钢板及其生产方法，所述钢板化学成分及其质量百分含量为：C：0.07%

【技术实现步骤摘要】
低碳高韧性16MnDR钢板及其生产方法


[0001]本专利技术属于材料工程
，具体涉及一种低碳高韧性16MnDR钢板及其生产方法。

技术介绍

[0002]16MnDR是GB3531
‑
2014标准中的牌号，属于低温压力容器用钢板，正火或正火+回火状态交货，被广泛应用于各种液体烯烷用储存容器和输送管道、天然气液化装置、石油气的设备和储运设施、加氢反应装置等的制造。16MnDR钢板用于低温环境，通常在焊接条件下使用，因此要求钢板具体具有良好的低温韧性和优良的焊接性能。
[0003]碳（C）含量对钢板的焊接性能及低温韧性有显著的影响，但碳能提高钢的强度，因此，在保证钢板强度的前提下，碳含量越低对钢的焊接性能及低温韧性越有利。
[0004]经检索，申请号为201110176655的专利申请文件公开了一种120mm低温压力容器钢16MnDR厚板，碳含量为0.10%
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0.17%、磷含量≤0.015%、硫含量≤0.005%，碳、磷、硫含量较高，且仅能保证
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30℃下低温冲击性能。
[0005]又如申请号为201110462084的专利申请文件公开了一种正火型16MnDR低温压力容器钢板，碳含量为0.15%
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0.17%、磷含量≤0.015%、硫含量≤0.005%，碳、磷、硫含量也较高，且采用了高钒设计，易产生表面裂纹。
[0006]又如申请号为201711182146的专利申请文件公开了一种130mm厚低温压力容器用16MnDR钢板，碳含量为0.10%
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0.17%、磷含量≤0.015%、硫含量≤0.005%、Ni含量为0.10%
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0.20%，不仅碳、磷、硫含量较高，且添加贵重金属Ni，增加了合金成本。

技术实现思路

[0007]本专利技术要解决的技术问题是提供一种低碳高韧性16MnDR钢板及其生产方法，通过降低钢中C及有害元素P、S，适当添加Nb细化晶粒，并通过相匹配的轧制和热处理工艺，得到具有良好低温韧性和焊接性能的钢板。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种低碳高韧性16MnDR钢板，其化学成分及其质量百分含量为：C：0.07%
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0.09%，Si：0.15%
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0.30%，Mn：1.50%
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1.60%，P≤0.010%，S≤0.003%，Nb：0.030%
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0.035%，余量为Fe和不可避免的杂质。
[0009]本专利技术还提供了一种低碳高韧性16MnDR钢板的生产方法，包括电炉初炼、LF精炼、VD真空处理、连铸、轧制、正火工序。
[0010]本专利技术所述电炉初炼、LF精炼工序，钢水经电炉冶炼深脱磷，送入LF钢包炉精炼，深度脱氧、脱硫，调整钢水成分达到以下质量百分比：C：0.07%
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0.09%，Si：0.15%
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0.30%，Mn：1.50%
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1.60%，P≤0.010%，S≤0.003%，Nb：0.030%
‑
0.035%，余量为Fe和不可避免的杂质。
[0011]本专利技术所述VD真空处理工序，真空度50
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60Pa，保持时间15
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17min。
[0012]本专利技术所述连铸工序，采用全程氩封保护浇注，保持稳态浇注成铸坯。
[0013]本专利技术所述轧制工序，连铸坯经加热后，采用Ⅱ阶段控制轧制，Ⅱ阶段开轧温度850
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870℃，保证两个单道次压下量为15%～20%，通过控制轧制发挥Nb的细晶强化作用；钢板轧后快速水冷至660℃～700℃，避免晶粒长大。
[0014]本专利技术所述正火热处理工序，钢板加热到880
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900℃，保温1.2
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1.5min/mm，出炉空冷。
[0015]本专利技术所述钢板的厚度为16
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60mm。
[0016]本专利技术所述钢板的力学性能：屈服强度≥300MPa，抗拉强度470
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580MPa，
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50℃横向冲击功均值≥120J。
[0017]本专利技术提供的16MnDR钢板采用较低的碳含量，C含量低至0.07%
‑
0.09%，在该级别正火钢中较少见，需要配合优化的成分设计及适当的轧制、冷却工艺，方可保证钢板的强度指标。
[0018]因碳含量降低不可避免地造成钢板的强度损失，通过添加适量的铌（Nb）：0.030%
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0.035%，利用铌的细晶强化作用得以弥补。铌的碳氮化物（Nb（C、N））在1100
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900℃之间热加工时，可以“钉扎”晶界，“钉扎”力大于该温度下的再结晶趋动力,不发生再结晶，变形量可以累加，阻止晶粒长大；由于铌的原子半径比铁大得多，固溶态Nb在晶界富集而晶内较低，所以铌具有强列的拖曳晶界移动能力。铌的上述双重作用表现出强烈的阻止晶粒长大的作用，研究表明Nb含量在0.030%
‑
0.035%时，对本专利技术成分钢板具有最佳的细化晶粒效果。另外，本专利技术在较低的Ⅱ阶段开轧温度下，保证两个道次的较大压下量为15%～20%，发挥形变诱导相变的作用，进一步达到更好的细化晶粒效果，不但可以提高钢板的强度，同时可提高钢的低温韧性。
[0019]锰（Mn）能增加钢的韧性、强度和硬度，且锰成本低，因此锰含量采用上限范围：1.50%
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1.60%。
[0020]磷（P）在钢中是有害元素，会产生“冷脆”现象，使钢的塑性和低温韧性大大降低，并降低钢板焊接后的低温性能，因此，要求钢中磷含量尽可能低。硫（S）降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹。因此，应尽量减少磷和硫在钢中的含量，设计为：P≤0.010%、S≤0.005%。
[0021]采用上述技术方案的有益效果在于：本专利技术通过降低钢中碳含量、适量添加铌细晶强化，配合适当的轧制和热处理工艺，得到的钢板具有良好的低温韧性和优良的焊接性能。
具体实施方式
[0022]下面结合具体实施例对本专利技术作进一步的详细说明。
[0023]实施例1一种低碳高韧性16MnDR钢板，其厚度为16mm，化学成分及其质量百分含量为：C：0.07%，Si：0.15%，Mn：1.50%，P：0.010%，S：0.003%，Nb：0.030%，余量为Fe和不可避免的杂质。
[0024]本实施例一种低碳高韧性16MnDR钢板的生产方法包括电炉初炼、LF精炼、VD真空处理、连铸、轧制、正火工序，具体如下：电炉初炼、LF精炼工序：钢水经电炉冶炼深脱磷，送入LF钢包炉精炼，深度脱氧、脱硫，调整钢水成分达到质量百分比组分， C：0.07%，Si：0.15%，Mn：1.50%，P：0.010%，S：
0.003%，Nb：0.030%，余量为Fe和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低碳高韧性16MnDR钢板，其特征在于，所述钢板化学成分及其质量百分含量为：C：0.07%
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0.09%，Si：0.15%
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0.30%，Mn：1.50%
‑
1.60%，P≤0.010%，S≤0.003%，Nb：0.030%
‑
0.035%，余量为Fe和不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的一种低碳高韧性16MnDR钢板，其特征在于，所述钢板的力学性能：屈服强度≥300MPa，抗拉强度470
‑
580MPa，
‑
50℃横向冲击功均值≥120J。3.根据权利要求1所述的一种低碳高韧性16MnDR钢板，其特征在于，所述钢板厚度为16
‑
60mm。4.基于权利要求1所述的一种低碳高韧性16MnDR钢板的生产方法，其特征在于，所述钢板的生产方法包括电炉初炼、LF精炼、VD真空处理、连铸、轧制、正火工序；所述电炉初炼、LF精炼工序，钢水经电炉冶炼深脱磷，送入LF钢包炉精炼，深度脱氧、脱硫，调整钢水成分达到以下质量百分...

【专利技术属性】
技术研发人员：张海军，吝章国，林明新，龙杰，刘生，石莉，程含文，李肖，谢东，东超山，
申请(专利权)人：舞阳钢铁有限责任公司，
类型：发明
国别省市：